Revue insaisissable de Frank Close – le génie du physicien Peter Higgs | Livres sciences et nature

EIl y a exactement 10 ans, Peter Higgs a appris que la particule subatomique qui porte son nom avait enfin été découverte. Il était en Sicile, déjeunant dans un restaurant. Dehors, les rues de pierre d’Erice brûlaient au soleil de midi ; à l’intérieur, une équipe de tournage néerlandaise réalisait un documentaire sur le boson qu’il avait décrit dans un document de recherche de deux pages près d’un demi-siècle plus tôt. Avec Higgs se trouvait Alan Walker, un autre physicien qui, depuis sa retraite, avait servi comme une sorte d’assistant personnel.

Walker s’est éloigné de la table pour prendre un appel. À son retour, il a tranquillement dit à Higgs qu’il s’agissait de John Ellis, un théoricien principal du Cern en Suisse, siège du Large Hadron Collider. Il les exhortait à venir à Genève pour un événement présenté comme une «mise à jour» sur la recherche du boson. “Si John Ellis dit cela, alors nous devrions y aller”, a répondu Higgs. Quatre jours plus tard, le 4 juillet 2012, Higgs était assis dans l’auditorium principal du Cern alors que les scientifiques travaillant sur les détecteurs massifs du collisionneur rapportaient la découverte du boson de Higgs – une particule qui existe pendant environ un dix millième du temps qu’il faut à la lumière pour traverser un seul atome.

“Ce qui avait été une conjecture pendant si longtemps était maintenant une connaissance, une connaissance de la nature fondamentale de l’univers qui serait là aussi longtemps que l’humanité elle-même”, écrit Frank Close. “Le mystérieux pouvoir des mathématiques s’était confirmé une fois de plus : la capacité des équations écrites sur des morceaux de papier à connaître la nature.”

Le public a éclaté en applaudissements et des acclamations ont retenti. Mais l’homme dont le travail avait été si spectaculairement affirmé s’est enfoncé profondément dans son fauteuil et a refusé de répondre aux questions des journalistes – une sorte d’acte de disparition quantique dans lequel il était à la fois là et pas là. Le matin où il recevait le prix Nobel de physique l’année suivante, Higgs, qui n’a jamais possédé de téléphone portable, a de nouveau disparu. Après avoir dit à ses collègues qu’il serait quelque part dans les Highlands écossais, il s’est plutôt dirigé vers un bar de fruits de mer à Leith, à quelques kilomètres de chez lui, et a tranquillement soupé une pinte de vraie bière tandis que le comité Nobel essayait frénétiquement de le joindre. Neuf ans plus tard, Higgs prétendait que la découverte avait « ruiné ma vie ». “Je n’aime pas ce genre de publicité”, a-t-il expliqué à Close. “Mon style est de travailler de manière isolée et d’avoir parfois une idée brillante.”

Malgré les efforts de Close, Higgs semble lui avoir également donné tort. Ami et collègue avec des centaines d’heures de conversation avec Higgs sur lesquelles s’appuyer, Close admet que son livre, bien nommé Elusive, est devenu “pas tant une biographie de l’homme que du boson qui porte son nom”. Ce qui aurait pu être une faiblesse est en fait la force du livre, car l’histoire de la conception et de la découverte du boson de Higgs, un minuscule tremblement dans un champ d’énergie qui imprègne tout l’univers, est l’une des plus importantes de la physique moderne. Sans le Higgs, il n’y aurait pas d’atomes, de personnes, de planètes, d’étoiles ou quoi que ce soit d’autre que des particules agitées traversant l’espace dans un splendide isolement. Close, un physicien des particules qui a été responsable des communications et de l’éducation du public au Cern, est un excellent guide sur la science complexe de cette histoire, ainsi que sur ce que nous savons de l’homme mystérieux lui-même.

Une photo de mai 2007 montre une vue du Grand collisionneur de hadrons dans son tunnel au Laboratoire européen de physique des particules, au Cern, près de Genève, en Suisse.
Le Grand collisionneur de hadrons dans son tunnel au Laboratoire européen de physique des particules, Cern, près de Genève, Suisse. Photographie : Martial Trezzini/AP

Higgs est né le 29 mai 1929 à Newcastle upon Tyne, le seul enfant de Tom et Gertrude. Atteint d’eczéma, d’asthme et d’accès de bronchite et de pneumonie, il entre à l’école un peu plus tard que ses contemporains mais est si bien éduqué par sa mère qu’il est placé dans une classe avec des enfants de deux ans au-dessus de lui. Ses problèmes de santé, son isolement des autres enfants et sa précocité (il a appris lui-même l’algèbre et le calcul dans les manuels d’ingénierie de premier cycle de son père) l’aideraient à devenir un solitaire pour la vie.

Après le déménagement de la famille à Bristol en 1941, Higgs a été envoyé à l’école secondaire de Cotham – la même école fréquentée par le physicien lauréat du prix Nobel Paul Dirac trois décennies plus tôt. Les deux ont appris la physique du même professeur. Influencé par l’opinion de son père selon laquelle «Oxbridge était l’endroit où les enfants des riches oisifs allaient perdre leur temps et celui de leurs tuteurs», Higgs ne postula pas à Oxford ou à Cambridge et accepta une offre du King’s College de Londres. Par la suite, il a voulu poursuivre la physique théorique mais on lui a dit – à tort – que la recherche sur les particules élémentaires était dans une impasse et il a donc décidé d’étudier les spectres des molécules hélicoïdales pour son doctorat à la place. Son bureau était à environ quatre portes du laboratoire de la cristallographe aux rayons X Rosalind Franklin, dont les recherches contribueront à la découverte en 1953 de la structure d’une autre molécule hélicoïdale – l’ADN. Ce n’est qu’en 1955, lorsqu’il a déménagé à l’Université d’Édimbourg, qu’il a commencé à travailler sur la théorie quantique des champs. Après un bref passage à Londres, il revient, passant le reste de sa carrière dans la capitale écossaise.

L’histoire du boson de Higgs commence, de manière inattendue, avec la théorie des supraconducteurs. Au cours des années 1950, des physiciens ont montré comment, à très basse température, des électrons peuvent se coupler. Ces « paires de Cooper » se poussent en tandem, et c’est ce qui permet aux courants de circuler à travers le supraconducteur sans aucune résistance. Une conséquence en est que les photons, particules de lumière qui n’ont normalement pas de masse, en gagnent en fait grâce à un champ généré par l’interaction entre les paires de Cooper et leur environnement.

Close documente méticuleusement comment ces idées ont conduit Higgs à l’idée que les particules élémentaires telles que les quarks ou les électrons peuvent également acquérir une masse par des interactions avec un champ omniprésent. Higgs a décrit cela dans deux articles révolutionnaires en 1964. Ils représentaient environ trois semaines de travail. “Le travail était plutôt petit”, se souvient-il plus tard, “et je suis stupéfait par les conséquences.” Peu de temps après, il découvrirait qu’au moins cinq autres scientifiques étaient parvenus à des conclusions similaires presque simultanément. Parmi eux, le physicien théoricien belge François Englert, qui partagera avec lui le prix Nobel en 2013. La distinction de Higgs consistait à mentionner (en une seule phrase) que son champ générateur de masse impliquait l’existence d’un boson géant et, dans un troisième article, pour déterminer comment ce boson pourrait se désintégrer rapidement en particules plus légères. Cette dernière réalisation a fourni une sorte d’empreinte digitale que les expérimentateurs pouvaient rechercher, déclenchant la quête de plusieurs décennies.

Peter Higgs photographié chez lui à Édimbourg, en Écosse, en 2007.
Peter Higgs photographié chez lui à Édimbourg, en Écosse, en 2007. Photographie: Murdo Macleod / The Guardian

Après ses idées des années 1960, Higgs n’a plus travaillé pour développer sa théorie. “Je suis devenu un spectateur”, a-t-il déclaré à Close. Son attention s’est déplacée vers la politique universitaire et la campagne pour le désarmement nucléaire. Il a rencontré sa future épouse Jody Williamson lors d’une réunion du CND au club du personnel de l’université en 1960, bien qu’ils se soient séparés 12 ans plus tard.

La découverte du boson de Higgs était une approbation glorieuse du modèle standard, la meilleure description des physiciens du monde subatomique. Pourtant, depuis cette journée exaltante à Genève, l’absence d’un objectif clair a laissé les scientifiques se sentir sans gouvernail, dit Close. Les physiciens savent que le modèle standard ne peut pas être le dernier mot. Il reste trop de choses à expliquer, y compris, par exemple, la nature de la «matière noire» invisible censée représenter la grande majorité de toute la matière de l’univers.

Et ensuite ? Peut-être que le Grand collisionneur de hadrons sentira quelque chose avant sa fermeture à la fin des années 2030, un écart par rapport aux prédictions du modèle standard qui pourrait indiquer qu’une nouvelle physique passionnante se profile juste à l’horizon. L’autre possibilité, plus déprimante, est que la découverte mise en train par l’insaisissable Higgs ne soit pas dépassée avant de nombreuses décennies.

Elusive: How Peter Higgs Solved the Mystery of Mass de Frank Close est publié par Allen Lane (25 £). Pour soutenir le Guardian et l’Observer, commandez votre exemplaire sur guardianbookshop.com. Des frais de livraison peuvent s’appliquer.

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